Electrospinning

Anna Lapomardaanna.lapomarda@ing.unipi.it

30/10/2018 1

+ Argomenti

• Solution electrospinning (Electrospinning)

• Melt electrospinning

• Electrospraying

30/10/2018 2

+ Electrospinning... brevi cenni sulla storia della tecnica• 16° secolo : Sir William Gilbert osserva per la prima volta la formazione di una cresta d’acqua sulla punta di unago a cui si avvicina un frammento d’ambra opportunamente elettrizzato: osserva la formazione di piccole goccee la loro successiva emissione. Si considera il primo esperimento di electrospraying• 1902 : J.F. Cooley e W.J. Morton brevettano i primi sistemi per electrospinning (U.S. Patent 692,631; U.S.Patent 705,691)• 1914 : John Zeleny pubblica un lavoro circa il comportamento delle gocce di fluido in punta a capillari metallicie inizia la modellazione matematica del comportamento dei fluidi sottoposti a forze elettrostatiche• Dal 1934 al 1944 : Anton Formhals registra una serie di brevetti relativi alla produzione di filati polimericiattraverso l’uso di forze elettrostatiche. Il primo brevetto depositato consiste nella produzione di un filatoattraverso l’applicazione di una tensione di 57 kV ad una soluzione di acetato di cellulosa in una miscela diacetone ed etilene glicol• 1936 : C.L. Norton brevetta il primo sistema per electrospinning da fuso invece che da soluzione• 1938 : N.D Rozenblum and I.V Petryanov-Sokolov, ricercatori presso il gruppo del Prof. N.A. Fuks agli AerosolLaboratory del L.Ya Karpov Institute (USSR) creano fibre elettrospinnate a partire da acetato di cellulosa insoluzione in una miscela di dicloroetano ed etanolo, con cui sviluppano materiali filtranti noti come filtri diPetryanov• 1952 : Vonnegut e Newbauer sviluppano un sistema per l’atomizzazione elettrica e la produzione di flussiuniformi di gocce elettrificate• 1955 : Drozin studia la dispersione di una serie di liquidi sottoforma di aerosoli attraverso l’uso di potenzialielettrici elevati• Tra il 1964 e il 1969 : Sir G.I. Taylor pone le basi teoriche dell’electrospinning sviluppando il modellomatematico che descrive la forma delle creste che si staccano dal fluido sottoposto ad un campo elettrico (notecome coni di Taylor) successivamente affiancato dal leacky dielectric model per liquidi conduttivi al quale lavoracon Melcher• Dagli anni ’80 : veloce sviluppo della tecnica grazie all’interesse di numerosissimi gruppi di ricerca edelineamento dei nuovi orizzonti applicativi

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+ Set up standard per electrospinning da laboratorio

Componenti principali:

• Generatore di alta tensione DC (o AC)solitamente 5-50 kV

• Spinneret• Siringa contenente il materiale da

estrudere collegata ad una pompa• Collettore metallico messo a massa

(generalmente un foglio di alluminio)

Configurazione verticale

Configurazione orizzontale

Alcuni produttori:

http://www.mpstrumenti.eu/portfolio/electrospinning-machine-sdnfnanon-mecc-co-ltd/http://espinnanotech.com/#http://www.linaribiomedical.com/index.php

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+ Principio di funzionamentoUn elettrodo dell’alimentatore ècollegato allo spinneret, dal qualefuoriesce la soluzione da elettrofilare,mentre l’altro è collegato al collettore cheè generalmente messo a terra.

Durante il processo, la soluzione dimateriale viene estrusa dallo spinneret aformare una piccola goccia. L’altovoltaggio è necessario per trasferirecarica con una certa polarità sullasuperficie della goccia. In particolare,quando il campo elettrico supera unvalore critico, le forze elettriche repulsivesuperano le forze di tensione superficialee il materiale viene accelerato verso ilcollettore (che ha polarità opposta)sottoforma di fibra (diametro didimensione nanometrica/submicrometrica )30/10/2018 5

+ Formazione della fibra

Il processo di electrospinning puòessere suddiviso in 3 fasi principali:

1- formazione ed allungamento delgetto carico in direzione assiale

2- crescita dell’instabilità di bending(nota come instabilità di whipping) eulteriore allungamento del getto chepuò essere accompagnato da unadiramazione e/o suddivisione del getto

3- solidificazione del getto inmicro/nano fibre e deposizione sulcollettore

Fase 1 Fase 2 Fase 3

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+ Electrospinning: Fase 1 (1)

𝑉𝑐 =4𝐻2

ℎ2 ln

2ℎ

𝑅 − 1.5 (1.3𝜋𝑅𝛾)(0.09) Tensione critica (in kV)

H = distanza tra la punta dello spinneret e il collettore

h = la lunghezza della colonna liquida della soluzione all’interno della siringaR = raggio interno dell’agoγ = tensione superficiale della soluzione0.09 = fattore di conversione per esprimere la tensione in kV

Fe > Ft

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+ Electrospinning: Fase 1 (2)Fase 1

Durante questa fase il getto che esce dalla punta dello spinneretviene accelerato dalle forze di Coulomb che lo spingono verso il collettore, agendo sulle cariche portate dal materiale.La velocità del getto è stata stimata e varia generalmente da 1 a 15 m/s

𝐿 =4𝑘𝑄3

𝜋𝜌2𝐼2(𝑅0

−2 − 𝑟0−2) Lunghezza critica del getto

Q = portataσ = carica superficialek = conducibilità del materiale (adimensionale)E = campo elettrico applicato

con 𝑅0 = 2𝜎𝑄

𝜋𝑘𝜌𝐸

13

I = corrente che passa attraverso il gettoρ = densità del liquido r0 = raggio iniziale del getto30/10/2018 8

+ Electrospinning: Fase 2 (1)Fase 2

Il diametro del getto, nella parte rettilinea, diminuisce con l’aumentare della distanzadalla punta dell’ago. Il getto diventa molto lungo e sottile portando ad un aumento deltempo caratteristico richiesto all’eccesso di carica di ridistribuirsi lungo l’intero getto.La posizione dell’eccesso di carica, all’interno o sulla superficie del getto, tende acambiare con l’allungamento, piegando e deformando il getto.Il getto diventa instabile a causa di diverse instabilità.

30/10/2018 9

+ Electrospinning: Fase 2 (2)Si possono osservare tre tipi di instabilità:

1- Instabilità di Rayleigh: instabilità assialsimmetricacontrollata dalla tensione superficiale che diventatrascurabile quando il campo elettrico applicato E0 e la

densità superficiale di carica σ superano la soglia datada:

𝜀 − 𝜀′ 𝐸02 +

4𝜋2𝜎2

𝜀′=

2𝜋𝛾

ℎ

dove γ è la tensione superficiale, h è il raggio del getto, ε eε' sono la costante dielettrica dentro e fuori il gettorispettivamente, e 𝜀/𝜀′ ≫ 1.Diventa trascurabile per alti valori di campo elettrico.

2- Intabilità assialsimmetrica : si verifica per valori dicampo elettrico superiori rispetto a quelli della instabilitàdi Rayleigh

3- Instabilità non assialsimmetrica (instabilità diwhipping): descrive le perturbazioni dell'onda di unacolonna liquida guidate dalla forza elettrica laterale edall'interazione aerodinamica ad elevati campi elettrici30/10/2018 10

+

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Electrospinning: Fase 2 (2)Si possono osservare tre tipi di instabilità:

1- Instabilità di Rayleigh: instabilità assialsimmetricacontrollata dalla tensione superficiale che diventatrascurabile quando il campo elettrico applicato E0 e la

densità superficiale di carica σ superano la soglia datada:

𝜀 − 𝜀′ 𝐸02 +

4𝜋2𝜎2

𝜀′=

2𝜋𝛾

ℎ

dove γ è la tensione superficiale, h è il raggio del getto, ε eε' sono la costante dielettrica dentro e fuori il gettorispettivamente, e 𝜀/𝜀′ ≫ 1.Diventa trascurabile per alti valori di campo elettrico.

2- Intabilità assialsimmetrica : si verifica per valori dicampo elettrico superiori rispetto a quelli della instabilitàdi Rayleigh

3- Instabilità non assialsimmetrica (instabilità diwhipping): descrive le perturbazioni dell'onda di unacolonna liquida guidate dalla forza elettrica laterale edall'interazione aerodinamica ad elevati campi elettrici30/10/2018 11

Le instabilità 2 e 3 sono dovute a fluttuazioni dipolari delladistribuzione delle cariche. Mentre la prima è regolata dallatensione superficiale della fibra, le altre due sono controllateelettricamente e sono de tutto indipendenti dalla tensionesuperficiale del liquido. MAGGIORE è IL CAMPO ELETTRICO,MAGGIORE è L’ENTITA’ DELLA INSTABILITA’

+ Electrospinning: Fase 2 (3)

Vi possono essere anche instabilitàche portano alla formazione di beads(‘perline’) o di diramazioni chepartono dal getto principale.

Quando l’eccesso di carica si riduce,si assiste alla formazione di beads. Siverifica quando la carica per unità diarea è piccola

La formazione di diramazioni è piùfrequente in soluzioni moltoconcentrate e viscose e per campielettrici più elevati di quelli richiestiper produrre il singolo getto. Siverifica quando la carica per unità diarea è alta.

BEADS

DIRAMAZIONI

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+ Fase 3: solidificazione e deposizione delle fibre

Il solvente evapora, lasciando una fibrapolimerica carica. Le fibre polimerichesolide vengono infine depositate su uncollettore.Durante il processo di deposizione dellefibre, può verificarsi un'instabilitàcaratteristica definita instabilità dideformazione dovuta alla forzalongitudinale del moto che urta su unasuperficie piana solida. In particolare, lamorfologia e la struttura delle fibredepositate dipendono fortemente dalmetodo di raccolta.

30/10/2018 13

+ Tipi di collettori (1)In base alla geometria della distribuzione delle fibre desiderate, è possibile utilizzare collettori con diverse geometrie che possono essere statici o dinamici nel tempo.

FIBRE ALLINEATE

Rotating drum collector Rotating wire drumcollector • Assembly aligned fibrous mesh (2)

Topical Review

Table2. Schematic diagram of various electrospinning set-ups for multiple spinnerets and to obtain various fibrous assemblies. (Assumingspinneret is given a positive charge unless otherwise stated.)

Assembly-aligned fibrous mesh

A. Rotating drum Advantage

Rotation

Simple set-upLarge area of aligned fibres can be fabricated

Disadvantage

Highly aligned fibrous assemblies are difficult to fabricateFibre breakage may occur if rotating speed is too high(Matthews et al 2002, Kim et al 2004, Chew et al 2005, Wannatong et al 2004)

B. Parallel electrodes Advantage

Simple set-upHighly aligned fibres are easy to obtainAligned fibres are easily transferable to another substrate

Disadvantage

Thicker layer of aligned fibres are not possibleThere is a limit in the length of the aligned fibres(Li et al 2003)

C. Rotating wire drum collector Advantage

Rotation

Simple set-upHighly aligned fibres are possible

Disadvantage

Thicker layer of aligned fibres are not possibleFibres may not be aligned throughout the whole assembly(Katta et al 2004)

D. Drum collector with wire wound on it Advantage

Wire

Simple set-upHighly aligned fibres are possibleArea of aligned fibres on the wire is adjustable by varying wire thickness

Disadvantage

Aligned fibres are concentrated on the wire instead of the whole drum(Bhattarai et al 2005)

R92

Topical Review

Table2. Schematic diagram of various electrospinning set-ups for multiple spinnerets and to obtain various fibrous assemblies. (Assumingspinneret is given a positive charge unless otherwise stated.)

Assembly-aligned fibrous mesh

A. Rotating drum Advantage

Rotation

Simple set-up

Large area of aligned fibres can be fabricated

Disadvantage

Highly aligned fibrous assemblies are difficult to fabricateFibre breakage may occur if rotating speed is too high(Matthews et al 2002, Kim et al 2004, Chew et al 2005, Wannatong et al 2004)

B. Parallel electrodes Advantage

Simple set-upHighly aligned fibres are easy to obtainAligned fibres are easily transferable to another substrate

Disadvantage

Thicker layer of aligned fibres are not possibleThere is a limit in the length of the aligned fibres(Li et al 2003)

C. Rotating wire drum collector Advantage

Rotation

Simple set-up

Highly aligned fibres are possible

Disadvantage

Thicker layer of aligned fibres are not possibleFibres may not be aligned throughout the whole assembly(Katta et al 2004)

D. Drum collector with wire wound on it Advantage

Wire

Simple set-upHighly aligned fibres are possibleArea of aligned fibres on the wire is adjustable by varying wire thickness

Disadvantage

Aligned fibres are concentrated on the wire instead of the whole drum(Bhattarai et al 2005)

R92• Set-up di semplice realizzazione • Semplicità nel la realizzazione di f ibre

altamente allineate

• Impossibilità di ottenere strati spessi di fibre

• Fibre potenzialmente non allineate sull’intera

struttura

C. Rotating wire drum collector

• Set-up di semplice realizzazione • Semplicità nella realizzazione di fibre altamente

allineate

• Le fibre allineate sono concentrate sul cavo

del collettore invece che sul tamburo

D. Drum collector with wire around it

Drum collector with wirewound on it

- Set-up di semplice realizzazione- Ottenimento di strutture con fibre

allineate nel senso di rotazione conmaggiore densità di fibre sullecomponenti del tamburo

- Impossibilità di ottenere strati spessidi fibre

- Set-up di semplice realizzazione- Ottenimento di strutture con fibre

allineate nel senso di rotazione conmaggiore densità di fibre sullecomponenti del tamburo

- Impossibilità di ottenere strati spessidi fibre

- Set-up di semplicerealizzazione

- Semplicità nella realizzazionedi fibre altamente allineate

- Le fibre allineate sonoconcentrate sul cavo delcollettore invece che sultamburo30/10/2018 14

+ Tipi di collettori (2)

Parallel electrods

- Set-up di semplice realizzazione- Semplicità nella realizzazione di

fibre altamente allineate- Facilità di trasferimento delle

fibre su di un altro substrato- Impossibilità di ottenere strati

spessi di fibre- Limitazione nella lunghezza

delle fibre allineate

Rotating tube collector with knife-edge electrodes

below

Controlling electrospinning jet using knife-edged electrodes

- Possibilità di copertura dell’intero tubo con fibre altamente allineate

- Possibilità strati spessi di fibre allineate

- Necessità di un elettrodo negativo

- Il processo è possibile con tubi di piccolo calibro

- Possibilità di controllare la direzione dell’allineamento delle fibre sul tubo

- Possibilità strati spessi di fibre altamente allineate

- Necessità di un elettrodo negativo

- Il processo è possibile con tubi di piccolo calibro

FIBRE ALLINEATE

30/10/2018 15

Negatiive high voltage

+ Tipi di collettore (3)ASSEMBLY FIBER ARRAY

Array of counter electrods

- Set up semplice - Il pattern delle fibre non è

coerente su tutta la struttura - L’area coperta dal costrutto è

limitata - Non è possibile raggiungere

spessori rilevanti

Rotating drum with sharp pin inside

- Possibilità di fabbricare array di fibre su vaste aree

- Set-up complesso- Non è possibile ottenere

spessori elevati di array di fibre sovrapposti

30/10/2018 16

+ Tipi di collettore (4)ASSEMBLY YARN

Ring collector placed in parallel

- Set up semplice - Produzione di filati attorcigliati - La lunghezza del filato prodotto è limitata - Uno degli anelli deve essere posto in

rotazione per consentire l’avvolgimento del filato

- Set-up semplice - Possibilità di fabbricare filati continui

molto lunghi con buon allineamento delle fibre

- La velocità di raccolta delle fibre è relativamente lenta

Yarn collection using water bath(*)

(*) Questo set-up non prevede un collettore solido bensì liquido. Sebbene le fibre elettrofilate risultanodisposte disordinatamente sulla superficie del liquido di coagulo, la maglia di fibre tende ad allungarsiquando è stirata sulla superficie del liquido. La tensione superficiale causa il collasso della maglia di fibrein un filato quando questa è sollevata dal pelo del liquido verso il collettore esterno

30/10/2018 17

+ Altri tipi di assemblaggio di fibre elettrofilate in strutture ordinate

È possibile depositare direttamente le nanofibre elettrofilate su oggetti di forma diversaper ottenere costrutti nanofibrosi tridimensionali di forma e dimensioni controllate oprocessare manualmente in vari tipi di costrutti di fibre elettrofilate allineate o orientatecasualmente per ottenere la geometria desiderata

È possibile depositare direttamente le nanofibre elettrofilate su oggetti di forma diversa per ottenere costrutti nanofibrosi tridimensionali di forma e

dimensioni controllate o processare manualmente in vari tipi di costrutti membrane di fibre elettrofilate allineate o orientate casualmente.

La fig.(b) mostra la sezione di un vaso composto da fibre allineate contenenti

fattori neurotrofici derivanti da cellule gliali GDNF, G1410 ottenuto arrotolando una

membrana nanofibrosa elettrofilata e saldandone le estremità con diclorometano

La f ig . (a) mos t ra un vaso d i PPC-poly(propilene carbonato) di 2mm di

diametro ottenuto per deposizione di fibre elettrofilate su di una bacchetta cilindrica

rimossa successivamente alla solidificazione

Altri tipi di assemblaggio di fibre

elettrofilate in strutture ordinate

Vaso di poli(propilene carbonato) di 2mm di diametroottenuto per deposizione di fibre elettrofilate su di unabacchetta cilindrica rimossa successivamente allasolidificazione

È possibile depositare direttamente le nanofibre elettrofilate su oggetti di forma diversa per ottenere costrutti nanofibrosi tridimensionali di forma e

dimensioni controllate o processare manualmente in vari tipi di costrutti membrane di fibre elettrofilate allineate o orientate casualmente.

La fig.(b) mostra la sezione di un vaso composto da fibre allineate contenenti

fattori neurotrofici derivanti da cellule gliali GDNF, G1410 ottenuto arrotolando una

membrana nanofibrosa elettrofilata e saldandone le estremità con diclorometano

La f ig . (a) mos t ra un vaso d i PPC-poly(propilene carbonato) di 2mm di

diametro ottenuto per deposizione di fibre elettrofilate su di una bacchetta cilindrica

rimossa successivamente alla solidificazione

Altri tipi di assemblaggio di fibre

elettrofilate in strutture ordinate

Sezione di un vaso composto da fibre allineate contenentifattori neurotrofici derivanti da cellule gliali GDNF, G1410ottenuto arrotolando una membrana nanofibrosaelettrofilata e saldandone le estremità con diclorometano

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+ Altri tipi di assemblaggio di fibre elettrofilate

È possibile ottenere costrutti nanofibrosi tridimensionali usando un collettorestatico senza l’uso di elettrodi ausiliari. Sono stati ottenuti costruttitridimensionali a nido d’ape (a) o di forme casuali (b). Ciò è attribuitoall’insorgenza di cariche elettrostatiche sul collettore che prevengono ladeposizione diretta delle fibre sul collettore stesso. Inoltre sebbene lecondizioni precise per cui ciò avviene siano ancora ignote si pensa che l’assenzadi forze che legano tra loro le fibre mentre sono depositate consenta loro diravvolgersi mentre subiscono perdite di carica o mentre decelerano a causadelle forze repulsive eserciate dalle cariche residue presenti nelle fibre giàdepositate.

Altri tipi di assemblaggio di fibre

elettrofilate

È possibile ottenere costrutti nanofibrosi tridimensionali usando un collettore statico senza l’uso di elettrodi ausiliari. Sono stati ottenuti

costrutti tridimensionali a nido d’ape (a) o di forme casuali (b). Ciò è attribuito all’insorgenza di cariche elettrostatiche sul collettore

che prevengono la deposizione diretta delle fibre sul collettore stesso. Inoltre sebbene le condizioni precise per cui ciò avviene

siano ancora ignote si pensa che l’assenza di forze che legano tra

loro le fibre mentre sono depositate consenta loro di ravvolgersi mentre subiscono perdite di carica o mentre decelerano a causa

delle forze repulsive eserciate dalle cariche residue presenti nelle

fibre già depositate. Topical Review

A B

1cm

Figure6. (A) Electrospun fibre mesh with ‘dimples’ formed by the self-arrangement of the fibres. (B) A three-dimensional structure formedfrom polysulfone fibres during electrospinning.

A B

Figure7. Intricate electrospun fibre structures. [A] Polysulfone ‘submicron-spring’; [B] polysulfone convoluted fibres.

randomly deposited, although they still take the pattern of the

collector (Ramakrishna et al 2005). Gibson and Schreuder-

Gibson used a collector that was made out of a conducting grid

with pores. They found that fibres deposited on the conducting

ridges of the grid were aligned while fibres deposited in the

pores of the grid, which was non-conducting, were randomly

oriented. Grids with different spacings were used to collect

the electrospun fibres. By using porometry, the patterning of

the electrospun fibres showed no obvious difference in the

mean pore size and the airflow resistance from that of the

nonwoven mesh collected on a smooth substrate. Burst testing

on the patterned mesh showed that grid patterns tend to inhibit

further tearing of the ruptured membrane. Since fibres tend

to deposit preferentially on the conductive region, the regions

with thicker fibre deposition would therefore inhibit the tears

(Gibson and Schreuder-Gibson 2004).

7. Electrospinningsolutiondeliverysystem

So far, various methods of achieving fibrous assemblies have

been described. However, modification of the electrospinning

set-ups is not restricted to just attempting to achieve different

assemblies; some designs sought to address various limitations

in the typical electrospinning set-up while others are meant

to improve the spinning process and the performance of

the resultant fibrous mesh. Table 4 is a summary of

various solution delivery constructions to address different

electrospinning issues and to incorporate greater versatility in

the nanofibres.

A well known limitation of the electrospinning process is

the level of fibre production, which is very much lower than

that of current fibre spinning technology. A straightforward

method of increasing the productivity of the electrospinning

is by increasing the number of spinnerets used in the

process (Ding et al 2004, Kidoaki et al 2005, Theron

et al 2005, Madhugiri et al 2003). This design has the

additional advantage of spinning a composite mesh consisting

of fibres of different materials. Other materials such as chitin

nanoparticles (Min et al 2004) and even cells (Stankus et al

2006) have been sprayed onto the electrospun mesh during

the electrospinning process to form a composite. However,

as mentioned earlier, the presence of nearby spinnerets has

an undesirable influence on the electrospinning jets (Theron

et al 2005). The distribution of the fibre diameter may be

R100

Topical Review

A B

1cm

Figure6. (A) Electrospun fibre mesh with ‘dimples’ formed by the self-arrangement of the fibres. (B) A three-dimensional structure formed

from polysulfone fibres during electrospinning.

A B

Figure7. Intricate electrospun fibre structures. [A] Polysulfone ‘submicron-spring’; [B] polysulfone convoluted fibres.

randomly deposited, although they still take the pattern of the

collector (Ramakrishna et al 2005). Gibson and Schreuder-

Gibson used a collector that was made out of a conducting grid

with pores. They found that fibres deposited on the conducting

ridges of the grid were aligned while fibres deposited in the

pores of the grid, which was non-conducting, were randomly

oriented. Grids with different spacings were used to collect

the electrospun fibres. By using porometry, the patterning of

the electrospun fibres showed no obvious difference in the

mean pore size and the airflow resistance from that of the

nonwoven mesh collected on a smooth substrate. Burst testing

on the patterned mesh showed that grid patterns tend to inhibit

further tearing of the ruptured membrane. Since fibres tend

to deposit preferentially on the conductive region, the regions

with thicker fibre deposition would therefore inhibit the tears

(Gibson and Schreuder-Gibson 2004).

7. Electrospinningsolutiondeliverysystem

So far, various methods of achieving fibrous assemblies have

been described. However, modification of the electrospinning

set-ups is not restricted to just attempting to achieve different

assemblies; some designs sought to address various limitations

in the typical electrospinning set-up while others are meant

to improve the spinning process and the performance of

the resultant fibrous mesh. Table 4 is a summary of

various solution delivery constructions to address different

electrospinning issues and to incorporate greater versatility in

the nanofibres.

A well known limitation of the electrospinning process is

the level of fibre production, which is very much lower than

that of current fibre spinning technology. A straightforward

method of increasing the productivity of the electrospinning

is by increasing the number of spinnerets used in the

process (Ding et al 2004, Kidoaki et al 2005, Theron

et al 2005, Madhugiri et al 2003). This design has the

additional advantage of spinning a composite mesh consisting

of fibres of different materials. Other materials such as chitin

nanoparticles (Min et al 2004) and even cells (Stankus et al

2006) have been sprayed onto the electrospun mesh during

the electrospinning process to form a composite. However,

as mentioned earlier, the presence of nearby spinnerets has

an undesirable influence on the electrospinning jets (Theron

et al 2005). The distribution of the fibre diameter may be

R100

a b

Altri tipi di assemblaggio di fibre

elettrofilate

È possibile ottenere costrutti nanofibrosi tridimensionali usando un collettore statico senza l’uso di elettrodi ausiliari. Sono stati ottenuti

costrutti tridimensionali a nido d’ape (a) o di forme casuali (b). Ciò è attribuito all’insorgenza di cariche elettrostatiche sul collettore

che prevengono la deposizione diretta delle fibre sul collettore stesso. Inoltre sebbene le condizioni precise per cui ciò avviene

siano ancora ignote si pensa che l’assenza di forze che legano tra

loro le fibre mentre sono depositate consenta loro di ravvolgersi mentre subiscono perdite di carica o mentre decelerano a causa

delle forze repulsive eserciate dalle cariche residue presenti nelle

fibre già depositate. Topical Review

A B

1cm

Figure6. (A) Electrospun fibre mesh with ‘dimples’ formed by the self-arrangement of the fibres. (B) A three-dimensional structure formedfrom polysulfone fibres during electrospinning.

A B

Figure7. Intricate electrospun fibre structures. [A] Polysulfone ‘submicron-spring’; [B] polysulfone convoluted fibres.

randomly deposited, although they still take the pattern of the

collector (Ramakrishna et al 2005). Gibson and Schreuder-

Gibson used a collector that was made out of a conducting grid

with pores. They found that fibres deposited on the conducting

ridges of the grid were aligned while fibres deposited in the

pores of the grid, which was non-conducting, were randomly

oriented. Grids with different spacings were used to collect

the electrospun fibres. By using porometry, the patterning of

the electrospun fibres showed no obvious difference in the

mean pore size and the airflow resistance from that of the

nonwoven mesh collected on a smooth substrate. Burst testing

on the patterned mesh showed that grid patterns tend to inhibit

further tearing of the ruptured membrane. Since fibres tend

to deposit preferentially on the conductive region, the regions

with thicker fibre deposition would therefore inhibit the tears

(Gibson and Schreuder-Gibson 2004).

7. Electrospinningsolutiondeliverysystem

So far, various methods of achieving fibrous assemblies have

been described. However, modification of the electrospinning

set-ups is not restricted to just attempting to achieve different

assemblies; some designs sought to address various limitations

in the typical electrospinning set-up while others are meant

to improve the spinning process and the performance of

the resultant fibrous mesh. Table 4 is a summary of

various solution delivery constructions to address different

electrospinning issues and to incorporate greater versatility in

the nanofibres.

A well known limitation of the electrospinning process is

the level of fibre production, which is very much lower than

that of current fibre spinning technology. A straightforward

method of increasing the productivity of the electrospinning

is by increasing the number of spinnerets used in the

process (Ding et al 2004, Kidoaki et al 2005, Theron

et al 2005, Madhugiri et al 2003). This design has the

additional advantage of spinning a composite mesh consisting

of fibres of different materials. Other materials such as chitin

nanoparticles (Min et al 2004) and even cells (Stankus et al

2006) have been sprayed onto the electrospun mesh during

the electrospinning process to form a composite. However,

as mentioned earlier, the presence of nearby spinnerets has

an undesirable influence on the electrospinning jets (Theron

et al 2005). The distribution of the fibre diameter may be

R100

Topical Review

A B

1cm

Figure6. (A) Electrospun fibre mesh with ‘dimples’ formed by the self-arrangement of the fibres. (B) A three-dimensional structure formed

from polysulfone fibres during electrospinning.

A B

Figure7. Intricate electrospun fibre structures. [A] Polysulfone ‘submicron-spring’; [B] polysulfone convoluted fibres.

randomly deposited, although they still take the pattern of the

collector (Ramakrishna et al 2005). Gibson and Schreuder-

Gibson used a collector that was made out of a conducting grid

with pores. They found that fibres deposited on the conducting

ridges of the grid were aligned while fibres deposited in the

pores of the grid, which was non-conducting, were randomly

oriented. Grids with different spacings were used to collect

the electrospun fibres. By using porometry, the patterning of

the electrospun fibres showed no obvious difference in the

mean pore size and the airflow resistance from that of the

nonwoven mesh collected on a smooth substrate. Burst testing

on the patterned mesh showed that grid patterns tend to inhibit

further tearing of the ruptured membrane. Since fibres tend

to deposit preferentially on the conductive region, the regions

with thicker fibre deposition would therefore inhibit the tears

(Gibson and Schreuder-Gibson 2004).

7. Electrospinningsolutiondeliverysystem

So far, various methods of achieving fibrous assemblies have

been described. However, modification of the electrospinning

set-ups is not restricted to just attempting to achieve different

assemblies; some designs sought to address various limitations

in the typical electrospinning set-up while others are meant

to improve the spinning process and the performance of

the resultant fibrous mesh. Table 4 is a summary of

various solution delivery constructions to address different

electrospinning issues and to incorporate greater versatility in

the nanofibres.

A well known limitation of the electrospinning process is

the level of fibre production, which is very much lower than

that of current fibre spinning technology. A straightforward

method of increasing the productivity of the electrospinning

is by increasing the number of spinnerets used in the

process (Ding et al 2004, Kidoaki et al 2005, Theron

et al 2005, Madhugiri et al 2003). This design has the

additional advantage of spinning a composite mesh consisting

of fibres of different materials. Other materials such as chitin

nanoparticles (Min et al 2004) and even cells (Stankus et al

2006) have been sprayed onto the electrospun mesh during

the electrospinning process to form a composite. However,

as mentioned earlier, the presence of nearby spinnerets has

an undesirable influence on the electrospinning jets (Theron

et al 2005). The distribution of the fibre diameter may be

R100

a b

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+ Utilizzo di elettrodi ausiliari per controllare la direzione del getto

Positive high voltage

Positive high voltage

È possibile ottenere la deposizione desiderata studiando ilcomportamento del getto all’interno del campo elettricocreato, come alternativa all’uso di un collettore dinamico.Negli esempi riportati sopra gli anelli producono unadistorsione delle linee di campo generate tra punta dell’agoa 9kV e collettore target a -11kV come descritto dalla figuraa lato. Tuttavia poiché sia la manipolazione del campoelettrico sia l’uso di collettori dinamici si sono rivelati deimetodi validi per ottenere insiemi di fibre ordinate, sonostati fatti dei tentativi di combinare i due metodi perottenere risultati ancora migliori

Negative high voltage

Controlled deposition using ring electrodesControlled deposition using single ring

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+ Scelta dei materiali

I materiali attualmente utilizzati sono:• Polimeri naturali• Polimeri sintetici (etenici e da condensazione)• Compositi• Ceramici• Semiconduttori

Di questi solo i polimeri, i compositi polimerici e loro soluzioni sonodirettamente elettrofilabili mentre gli altri necessitano di postprocessing delle fibre, in particolare, dopo essere state elettrofilate lenanofibre di materiale ceramico vanno sottoposte a sinterizzazione.Oppure processi di crosslinking sono necessari come il caso di polimerinaturali quali la gelatina.

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+ Polimeri naturaliQuesta classe di materiali è impiegata principalmente in ingegneria tissutale per lapresenza di gruppi funzionali superficiali quali la sequenza RGD (arginina, glicina,acido aspartico) in grado di complessare le proteine di legame della membranacellulare e quindi promuovere il processo di adesione cellulare (non a caso lamaggior parte di questi materiali è un componente della ECM stessa). È stata talvoltanotata una parziale denaturazione delle proteine superficiali come conseguenza siadel processo di electrospinning e/o all’uso di fluoroalcoli come solventi, inparticolare nella lavorazione del collagene. Questa classe di polimeri èprevalentemente impiegata in solution electrospinning. I polimeri naturaliprincipalmente impiegati sono:

• Fibroina della seta

• Chitosano

• Collagene

• Acido ialuronico

• Gelatina

• Fibrinogeno

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+ Polimeri sintetici

I polimeri sintetici vengono impiegati in sostituzione di quelli naturali perché possono essere sviluppati ad hoc in modo che presentino le caratteristiche desiderate per la particolare applicazione (caratteristiche meccaniche, velocità di degradazione, etc…) Polimeri sintetici tipicamente impiegati in applicazioni biomediche sono:

• PGA

• PLA

• PCL

• PU

• PP

• PET

• PE

• PMMA

• PS

• Nylon

Questi materiali vengono utilizzati anche nel melt electrospinning

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+ Solventi usati in solution electrospinning

Un solvente svolge due funzioni nel processo di electrospinning:

• La prima è dissolvere le molecole polimeriche per formare il getto elettrificato, aquesto scopo in primo luogo il solvente deve essere adatto al tipo di polimero che sivuole dissolvere e si devono valutare le interazioni intermolecolari tra i duecomponenti del sistema binario polimero-soluzione che possono essere attrattive orepulsive a seconda del solvente scelto

• La seconda è condurre le molecole dissolte verso il collettore. In questa faseintervengono le caratteristiche di volatilità, tensione di vapore, tensione superficialee punto di evaporazione a determinare in ultima analisi la morfologia della fibraottenuta, infatti:

-La tensione di vapore influenza la velocità e quindi il tempo di evaporazione-La volatilità del solvente determina la formazione di nanostrutture poichéinfluenza il processo di separazione di fase e la sua velocità-La tensione superficiale influenza la dimensione del diametro della fibra,minore è la tensione superficiale minore risulta il diametro della fibra prodotta.Questa caratteristica dipende però sia dal tipo di solvente che dallaconcentrazione di polimero

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+ Proprietà dei solventi usati nel solventelectrospinning

Proprietà di alcuni solventi impiegati in electrospinning

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+ Solventi comunemente utilizzati

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+ Sistemi di solution delivery per solutionelectrospinning (1)

Oltre alla messa a punto di diversi set-up per ottenere fibre con particolari conformazioni, esistono studifinalizzati alla soluzione di altre limitazioni insite nel processo standard e alle caratteristiche delle fibre ottenute.Tra questi sono significativi in particolare:

• Needleless electrospinningCostituisce una possibile soluzione al problema legato alla velocità di produzione delle fibre elettrofilate che èmolto inferiore al rate medio delle altre atre tecniche di filatura. Un modo per velocizzare il processo è aumentareil numero di spinneret (porous electrospinning source: cilindro poroso concentrico ad un collettore cilindrico). Perevitare il problema legato all’ostruzione nei sistemi multiple jet si ricorre all’eliminazione fisica dello spinneret. Aquesto scopo si impiegano fluidi magnetizzati attraverso polvere di magnetite dispersa in olio di silicone e campimagnetici esterni che producono creste sul pelo del fluido magnetico. La soluzione polimerica da elettrofilare èquindi lentamente addizionata al fluido magnetico a formare una pellicola. Annegando un elettrodo nellasoluzione polimerica ed applicando un alto voltaggio in combinazione con un controlettrodo a pettine, siottengono migliaia di getti dalla superficie del fluido magnetico (multiple spikes electrospinning source)

• Spinneret modificatoConsente di introdurre ulteriori peculiarità alle nanofibre. Tra le altre soluzioni, l’uso di spinneret coassialiconsente di elettrofilare anche soluzioni normalmente non processabili a causa della tensione superficiale troppoalta o della bassa conducibilità del solvente come costituente interno di un sistema coassiale in cui la soluzioneesterna elettrofilabile trasporta quella interna semplicemente estrusa. Rimuovendo lo strato esterno si puòottenere una nanofibra di un materiale normalmente non elettrofilabile. Concetto simile si può applicare perottenere fibre cave. Attraverso l’uso di un getto gassoso esterno è possibile ottenere fibre con superfici moltolisce senza la necessità di variare il voltaggio applicato. Variando la pressione del getto gassoso è inoltre possibilecontrollare il diametro delle fibre.

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+ Needleless electrospinning (1)

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+ Needleless electrospinning (2)

Multiple spikes electrospinning source

- Assenza di ostruzioni a livello della sorgente- Elevato rate di produzione - Set-up complesso - Possibile consistente variazione della

dimensione del diametro delle fibre30/10/2018 29

+ Sistemi di solution delivery per solutionelectrospinning (2)

Modifiche delle spinneret convenzionale

Spinneret coassiale- Possibilità di estrudere fibre composte da due

materiali diversi- Possibilità di ottenere fibre cave eliminando il

materiale costituente il core- Materiali normalmente non elettrofilabili

possono essere conformati sottoforma dinanofibre usando un materiale esternoelettrofilabile

- I materiali devono essere scelti accuratamente per evitare una loro miscelazione indesiderata

Gas jacket electrospinning - Il getto gassoso aiuta la formazione di superfici

lisce- La velocità del gas insufflato deve essere

controllata accuratamente

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+ Parametri di processoLa morfologia della fibra è influenzata dai seguenti parametri che possonoessere suddivisi nelle seguenti categorie

Proprietà della soluzione/fuso- Peso molecolare polimero- Concentrazione*- Viscosità- Tensione superficiale- Conduttività/densità

superficiale di carica

Parametri del processo di electrospinning

- Voltaggio applicato e formadel campo

- Flusso- Tipo di collettore- Distanza tra punta dell’ago e

collettore- Diametro dell’ago

Parametri ambientali- Temperatura- Umidità

* Parametro non valido per il processo di melting electrospinning30/10/2018 31

+ Proprietà della soluzione(1)Concentrazione soluzioneIl processo di formazione delle fibre è garantito all’interno di un range utile diconcentrazione (Cmin<C< Cmaz). Gli estremi di questo intervallo sono influenzati dallaviscosità e tensione superficiale.

- Se C < Cmin

La forma dei beads è influenzata dalla concentrazionedella soluzione. Per basse concentrazioni i beads sonosferici mentre con l’aumentare della concentrazione ibeads diventano appuntiti

- Se C> CmaxÈ impossibile mantenere un flusso constante di materiale a livello della punta dell’ago. Sivengono quindi a formare fibre molto più grandi

I tentativi di trovare una relazione tra concentrazione e diametro delle fibre hannoportato alla formulazione di una legge di potenza: all’interno del range utile al cresceredella concentrazione cresce il diametro della fibra.

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+ Proprietà della soluzione(2)Peso molecolareInfluenza in maniera significativa le proprietà reologiche ed elettriche del materialecome ad esempio la viscosità, tensione superficiale e forza dielettrica.Il peso molecolare del polimero riflette il numero di legami tra le catene polimeriche insoluzione e va ad influenzare la morfologia delle fibre elettrofilate. In particolare, siosserva che al crescere del peso molecolare delle catene si riduce la formazione digranelli e aumenta il diametro finale della fibra. Tuttavia si è osservato che non sempreun alto peso molecolare è essenziale per il processo di electrospinning se sono presentiun numero sufficiente di interazioni intermolecolari in grado di sopperire allaconnettività intercatena caratteristica delle soluzioni ad alto peso molecolare.

ViscositàAnche la viscosità della soluzione o del fuso deve variare in un range: il minimo indica laviscosità sotto la quale non si ottengono più fibre continue mentre il massimo il valoreoltre il quale non è più possibile estrudere agevolmente il materiale. Il range dipendefortemente dal tipo di materiale impiegato, ad esempio studi sul PEO hanno riportatorange tra 1 e 20 poise come utili per la formazione di nanofibre. Bisogna cmq tenerepresente che la viscosità è fortemente dipendente dal peso molecolare e dallaconcentrazione e viceversa.

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+ Proprietà della soluzione (3)Tensione superficialeDipende dal tipo di solvente; riducendo la tensione superficiale è possibile ottenere fibre prive digranuli ed operare con campi elettrici inferiori.Generalmente, l'elevata tensione superficiale di una soluzione inibisce il processo di elettrofilaturaa causa dell'instabilità dei getti con conseguente generazione gocce. Tuttavia, non necessariamenteuna tensione superficiale inferiore sarà sempre più adatta per l'elettrofilatura.

Conduttività/Densità superficiale di caricaAd eccezione di alcuni dielettrici la maggior parte dei polimeri impiegati sono conduttori e gli ionipresenti nella soluzione polimerica sono altamente determinanti nelle dinamiche di formazionedelle fibre e nella determinazione delle dimensioni della stessa, infatti all’aumentare dellaconducibilità elettrica della soluzione si verifica un significativo aumento del diametro dellananofibra elettrospinnata. Al contrario una conducibilità insufficiente comporta una altrettantoinsufficiente forza elettrica che non consente l’ elongazione del getto e la formazione di una fibrauniforme, per questo si possono osservare granuli. Anche soluzioni altamente conduttive risultanoinstabili in presenza di campi elettrici elevati per l’insorgenza di elevati sforzi di bending edistribuzioni di diametri molto più ampie. È stato osservato che il raggio del getto variainversamente con la radice cubica della conducibilità elettrica della soluzione. Per variare laconducibilità della soluzione vengono talvolta impiegati ioni di sali; in questo modo si tenta diraggiungere in maniera controllata il target dimensionale fissato ed aumentare l’uniformità dellafibra prodotta (es. sali di KH2PO4, NaH2PO4 o NaCl in soluzione per aumentare la conducibilità disoluzioni di PEO o PVP o PAA etc…)30/10/2018 34

+ Parametri del processo (1)Tensione applicata

Il processo di electrospinning inizia ad una tensione soglia (Vc) in grado di indurre la polarizzazione del pelodel fluido o della soluzione.Per quanto riguarda gli effetti della variazione della tensione applicata oltre il valore soglia è in corso undibattito tra chi sostiene che non c’è un effetto sostanziale sul diametro della fibra, chi invece sostiene che adun incremento della tensione applicata segue un incremento nella quantità di materiale eiettato e ciò portaalla formazione di fibre di diametro maggiore e chi, infine, sostiene che un aumento della tensione applicatadetermina l’aumento delle forze repulsive nel fluido e quindi in ultima istanza favorisce l’assottigliamentodella fibra ed un’accelerazione dell’evaporazione del solvente. La significatività con cui si verifica quest’effettorisulta sempre dipendere dalla distanza tra ago e collettore. Infine sebbene un collettore collegato a massa siain grado di esercitare un controllo sulla deposizione delle fibre elettrofilate, è più comune usare uno o piùelettrodi ausiliari con cariche della stessa polarità del getto o con polarità opposta per avere effetto direttosul getto stesso. È necessario controllare la forma, posizione e la polarità delle cariche applicate agli elettrodidi controllo in modo da manipolare il campo elettrico esterno e controllare attraverso di esso la posizione delgetto. Si parla in questo caso di controlled deposition.30/10/2018 35

+ Parametri del processo (2)FlussoLa velocità con cui viene alimentata la siringa influenza la velocitàdel getto e il processo di evaporazione del solvente. Generalmentebasse velocità di alimentazione sono maggiormente desiderabilipoiché il solvente ha più tempo per evaporare, flussi troppo elevatisi risolvono nella formazione di fibre granulose per l’inadeguatezzadel livello di evaporazione raggiunto.

Distanza tra spinneret e collettoreIl processo di evaporazione, che avviene nell’ultima fase delprocesso, necessita di una distanza minima tra lo spinneret e ilcollettore. Se questo non accade si ha la formazione di granuliall’interno struttura elettrofilata. A distanze troppo ravvicinate otroppo elevata, è stata osservata la presenza di beads nellastruttura elettrofilata.

Tipo di collettoreIl collettore funge da substrato conduttivo per la raccolta delle fibre prodotte. I più comuni sono fogli dialluminio e relative declinazioni determinate dalle diverse necessità realizzative quali l’ottenimento di fibreparallele o granulari. Alternative sono fogli di carta o tessuti conduttivi, wire meshes, pins, parallel o gridedbars, clindri rotanti, torni, bagni liquidi di non solventi ( ad esempio bagni di coagulazione di metanolo).30/10/2018 36

+ Parametri ambientali

UmiditàInfluisce sulla volatilità e quindi sulla velocità di evaporazione del solvente.Quest’ultimo parametro influisce infine sulla porosità e sulla dimensione finale dei poriche si formano . È stato verificato che al diminuire dei tassi di umidità la velocità dievaporazione del solvente aumenta fino a superare la velocità di estrusione dalla puntadell’ago rendendo il processo di elettrofilatura impossibile per ostruzione dell’ago,mentre all’aumentare della stessa dapprima si formano piccoli pori circolari superficialiche poi coalescono. L’umidità influisce infine sulla carica e sulla tensione superficialepromuovendo la scarica della fibra estrusa.

TemperaturaLa temperatura influenza il processo agendo sulla viscosità del soluto o del fuso. Ad unaumento della temperatura segue una diminuzione della viscosità e ciò comporta unadiminuzione del diametro della fibra.

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+ Sintesi: effetto dei parametri sulle proprietà morfologiche delle fibre elettrofilate

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+ Electrospinning results

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+ Melt electrospinning

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Il processo di electrospinning da fuso (melt electrospinning) differisce dal solutionelectrospinning sostanzialmente per l’uso di un feed di fuso polimerico e la necessità di condurre il processo sotto vuoto e di utilizzare solventi.

Vantaggi:• Eliminazione delle limitazioni legate all’uso di solventi (in particolare organici) quali la tossicità dei residui e la conseguente necessità di rimozione e riciclaggio • Abbassamento dei costi del solvente e del trattamento dei suoi residui • Aumento della produttività senza perdita di massa per evaporazione del solvente • Generazione di fibre sub-micrometriche a temperatura ambiente senza necessità di solventi

Svantaggi:• Viscosità troppo elevata (anche di più di 3 ordini di grandezza superiore alla viscosità delle soluzioni impiegate in solution electrospinning) •Temperature troppo elevate per mantenere il polimero fluido • Incapacità di ottenere fibre nel range nanometrico Questi svantaggi precludono a possibilità di processare un gran numero di materiali attraverso questa tecnica

+ Materiali usati nel melt electrospinning

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+ Caratterizzazione delle fibre ottenute per electrospinning

La caratterizzazione delle fibre ottenute per electrospinning è un procedimento molto complicato poiché la probabilità di ottenere una singola fibra è molto rara.

In generale vengono studiate: • Caratteristiche geometriche (fisiche e strutturali) • Caratteristiche meccaniche • Caratteristiche chimiche

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+ Caratterizzazione chimica

La caratterizzazione della struttura molecolare della nanofibra vieneoperata normalmente attraverso FTIR-Fourier transform infra red e NMRnuclear magnetic resonance. Queste tecniche sono in grado dievidenziare anche la composizione e le interazioni intermolecolari di blendpolimerici.Per quanto riguarda lo studio delle proprietà chimiche superficiali, questepossono essere rilevate attraverso lo studio dell’angolo di contatto consolventi polari e/o apolari (interazioni idrofiliche o idrofobiche).

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+ Caratterizzazione geometrica

Le proprietà morfologiche e strutturali di interesse sono:

• Forma e diametro della sezione della fibra • Orientamento della fibra • Rugosità della superficie • Porosità e dimensione dei pori • Cristallinità

Per l’analisi vengono impiegati generalmente microscopi a scansione (SEM), microscopielettronici a scansione di campo (FESEM), microscopi a trasmissione (TEM), o microscopi aforza atomica (AFM). Di questi strumenti i microscopi a forza atomica sono i migliori perottenere una descrizione precisa ed esatta della superficie di qualsiasi fibra. L’analisi dellacristallinità si avvale di tecniche di diffrazione ai raggi X ad ampia e piccola angolatura ocalorimetria a scansione differenziale (DSC); queste tecniche necessitano di un materiale dirifermento a cristallinità nota per condurre la misura. Per quanto riguarda lo studio dellaporosità, che è un parametro fondamentale a seconda dell’applicazione, questo può esserecondotto attraverso porosimetri a flusso capillare o in porosimetri a mercurio. Generalmentele fibre prodotte per electrospinning sono molto altamente porose (fino al 91,63%), ledimensioni dei pori però possono non essere sufficienti a seconda dell’impiego del prodotto.

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+ Caratterizzazione meccanica La caratterizzazione meccanica è condotta su provini di singole fibre ottenute da grovigli difibre ultrasottili fabbricati attraverso electrospinning e maneggiati con estrema cura perevitarne il danneggiamento in particolare durante il montaggio. Comuni test dicaratterizzazione meccanica su fibre ottenute per electrospinning sono la nanoindentazione,bending tests, misure di frequenza di risonanza, test di tensione alla microscala. Tutte questemisure si avvalgono di AFM, in particolare delle interazioni tra gusci atomici caratteristiche suscala nanometrica. Un bending test ad esempio consiste nella misura della deflessione dellapunta dello strumento causata dalla sua interazione con gli atomi della nanofibra.L’eventuale anisotropia delle fibre dipendedal tipo di collettore impiegato, peresempio le fibre raccolte con un tamburorotante sentono la velocità di rotazione inuna direzione preferenziale e ciò nedetermina l’anisotropia assiale che noncaratterizza invece fibre raccolte su uncollettore statico. È stata talvoltaevidenziata una dipendenza dellecaratteristiche meccaniche dalladimensione della fibra: il modulo elasticotendeva a diminuire al diminuire deldiametro della fibra.

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+ Applicazioni dell’electrospinning

Circa due terzi dei brevetti depositati riguardanti applicazioni dell’electrospinning sicollocano in ambito biomedico. Metà del rimanente terzo riguarda applicazioni per lafiltrazione. Di seguito sono riportate considerazioni su questi due principali ambitiapplicativi

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+ Applicazioni

PAM²-Electrospinning

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+

Used cells: Saphenous Vein Pericytes

• Cell Density

• Viability Assay: MTS assay

• Proliferation Assay: EDU

In-vitro assay

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+

Cell Density Dapi Dil

Ch

ann

els

GP

TMS

Hyd

roge

lGP

TMS

Cells marked with:

• Dapi: Nuclei

• Dil: Membranes

20X

In-vitro assay

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+

Dapi EdU

Ch

ann

els

GP

TMS

Cells marked with:

• Dapi: Nuclei

• EdU: proliferative Nuclei

20X

Merged

In-vitro assay

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+ Electrospraying

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+ Electrospraying

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+ Electrospraying - Results

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+ Bibliografia

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Bhardwaj, Nandana, and Subhas C. Kundu. "Electrospinning: a fascinatingfiber fabrication technique." Biotechnology advances28.3 (2010): 325-347.

Teo, Wee E., and Seeram Ramakrishna. "A review on electrospinning design and nanofibre assemblies." Nanotechnology 17.14 (2006): R89.

Sun, B., et al. "Advances in three-dimensional nanofibrous macrostructures via electrospinning." Progress in Polymer Science 39.5 (2014): 862-890.